引入力矩的全关节置换假体的制作方法
【专利摘要】引入力矩的全关节置换假体。假体胫骨插入物包括胫骨盘插入物，其中胫骨盘插入物包括稳定柱，其中稳定柱的中心线从假体胫骨盘插入物的前后中心线和假体胫骨盘插入物的内外中心线中的至少一个中心线偏移。使得轴向转动的方法，包括通过下述至少一种方式使得胫骨假体和股骨假体之间的轴向旋转轴线偏移，即通过使得稳定柱关于胫骨插入物偏移，使得胫骨假体的胫骨插入物内侧容纳器的半径增加，以及增加胫骨插入物的内侧容纳器和内侧髁之间的适应性。
【专利说明】引入力矩的全关节置换假体
[0001] 本申请是申请号200680054475. 2、申请日2006年3月21日、发明名称"引入力矩 的全关节置换假体"的中国发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002] 本发明涉及植入假体装置，并且更具体地涉及模仿天然哺乳动物关节的天然生物 力学的植入假体关节。本发明还包括在植入假体关节内引入力矩的方法以及含有引入力矩 的植入假体装置。
【背景技术】
[0003] 先前的研究证明，在行走和高度弯曲的活动过程中膝盖中发生的转动量在天然膝 盖（先前没有做过手术并且没有临床畸形的历史）和手术修正膝盖诸如经受全膝关节置换 术（TKA)的那些膝盖之间大大不同。在天然膝盖弯曲的过程中，股骨相对于胫骨的轴向股 胫转动型式导致胫骨相对于股骨的内旋，并且当膝盖伸展时导致胫骨相对于股骨的外旋。 该内旋机制是部分由十字韧带和并行韧带内的长度和张力以及中间和侧向股骨和胫骨髁 尺寸上的解剖学变化导致的。
[0004] KTA之后的真正轴向股胫转动型式尚不明确，但是已经示出在很大程度上进行变 化。一些人假定TKA之后的轴向转动减少可能与十字韧带的移除或改变和/或不能精确地 复制内部和外部股骨和胫骨髁的几何形状有关，但是大多数人假定该减少的运动由不能复 制正确的髁几何形状导致。
[0005] 在活体内多中心的承重运动学分析证明在负重固定TKA假体中与相对的负重可 活动TKA假体中的平均轴向转动值类似。但是，在负重可活动TKA假体中关于轴向转动的 精确位置（胫骨插入物较高还是相对的胫骨插入物较低）存在争议。一些负重固定和可动 的TKA假体证明轴向转动明显减少，而其它则证明TKA患者经常经受相反的转动型式，在该 方式下胫骨在外侧围绕股骨转动，其中膝盖弯曲度增加。
【发明内容】
[0006] 本发明涉及模仿天然哺乳动物关节天然生物力学的植入假体装置。在此所述的本 发明示范性实施例包括可植入的假体部件，所述部件在可植入的假体关节内引入力矩以使 得关节部件之间的转动运动。本发明还包括含有引入力矩的示范性假体部件的可植入假体 关节，以及用于引入力矩以便使得在可植入关节内的互补假体部件之间转动。
[0007] 本发明的第一方面提供假体胫骨插入物，其包括用于容纳一对股骨假体髁的内侧 和外侧容纳器，假体胫骨盘插入物还包括稳定柱，其中稳定柱的中心线从假体胫骨盘插入 物的前后中心线和假体胫骨盘插入物的内外中心线中的至少一个中心线偏移。
[0008] 在第一方面的更详细实施例中，稳定柱从假体胫骨盘插入物的内外中心线向内侧 偏移。还在另一更详细的实施例中，稳定柱从假体胫骨盘插入物的内外中心线向外侧偏移。 在另一详细的实施例中，稳定柱从假体胫骨盘插入物的前后中心线向前偏移。然而在另一 详细实施例中，稳定柱从假体胫骨盘插入物的前后中心线向后偏移。在更详细的实施例中， 假体胫骨盘插入物包括适于容纳凸出物的凹进处，所述凸出物从假体胫骨盘植入物凸出， 假体胫骨盘插入物围绕其可相对于假体胫骨盘植入物转动。在一更详细的实施例中，假体 胫骨盘插入物包括适于被容纳在假体胫骨盘植入物凹进处内的凸出物，假体胫骨盘插入物 围绕其可相对于假体胫骨盘植入物转动。在另一更详细的实施例中，胫骨盘假体相对于假 体胫骨盘植入物沿着第一平面内的第一旋转轴线转动，假体胫骨盘插入物相对于股骨假体 沿着第一平面内的第二旋转轴线转动，并且第一旋转轴线与第二旋转轴线不同轴。还在另 一更详细的实施例中，稳定柱在后侧是圆形的。
[0009] 本发明的第二方面提供假体胫骨插入物，其包括用于容纳一对股骨假体髁的间隔 开的内侧和外侧容纳器，假体胫骨盘插入物还包括稳定柱，其中稳定柱沿着假体胫骨盘插 入物的前后中心线和假体胫骨盘插入物的内外中心线中的至少一个中心线取向，其中假体 胫骨盘插入物适于相对于固定患者胫骨的假体胫骨盘植入物围绕垂直于假体胫骨盘插入 物的旋转轴线转动，其中旋转轴线从假体胫骨盘插入物的前后中心线和内外中心线中的至 少一个中心线偏移。
[0010] 在第二方面的更详细实施例中，旋转轴线从假体胫骨盘插入物的内外中心线向内 侧偏移。还在另一更详细的实施例中，旋转轴线从假体胫骨盘插入物的内外中心线向外侧 偏移。在另一详细的实施例中，旋转轴线从假体胫骨盘插入物的前后中心线向前偏移。然 而在另一详细实施例中，旋转轴线从假体胫骨盘插入物的前后中心线向后偏移。在更详细 的实施例中，假体胫骨盘插入物包括适于容纳凸出物的凹进处，所述凸出物从假体胫骨盘 植入物凸出，假体胫骨盘插入物围绕其可相对于假体胫骨盘植入物转动。在一更详细的实 施例中，假体胫骨盘插入物包括适于被容纳在假体胫骨盘植入物凹进处内的凸出物，假体 胫骨盘插入物围绕其可相对于假体胫骨盘植入物转动。在另一更详细的实施例中，假体胫 骨盘插入物相对于假体胫骨盘植入物沿着第一平面内的第一旋转轴线转动，假体胫骨盘插 入物相对于股骨假体沿着第一平面内的第二旋转轴线转动，并且第一旋转轴线与第二旋转 轴线不同轴。还在另一更详细的实施例中，稳定柱在后侧是圆形的。
[0011] 在本发明的第三方面，假体胫骨插入物包括用于容纳一对股骨假体髁的外侧和内 侧容纳器，假体胫骨盘插入物具有外侧髁容纳器，该容纳器具有的形状为凸形形状或从前 到后倾斜形状中的至少一种形状，假体胫骨盘插入物还具有内侧髁容纳器，该内侧髁容纳 器具有用于容纳股骨假体的凸出内侧髁的凹形形状，外侧髁容纳器和内侧髁容纳器的组合 产生围绕旋转轴线的力矩，以便使得在假体胫骨盘插入物和股骨假体髁之间进行水平转 动。
[0012] 在第三方面更详细的实施例中，假体胫骨盘插入物包括适于容纳凸出物的凹进 处，所述凸出物从假体胫骨盘植入物凸出，假体胫骨盘插入物围绕其可相对于假体胫骨盘 植入物转动。在一更详细的实施例中，假体胫骨盘插入物包括适于被容纳在假体胫骨盘植 入物凹进处内的凸出物，假体胫骨盘插入物围绕其可相对于假体胫骨盘植入物转动。在另 一更详细的实施例中，假体胫骨盘插入物相对于假体胫骨盘植入物沿着第一平面内的第一 旋转轴线转动，假体胫骨盘插入物相对于股骨假体沿着第一平面内的第二旋转轴线转动， 并且第一旋转轴线与第二旋转轴线不同轴。还在另一更详细的实施例中，旋转轴线从假体 胫骨盘插入物的内外中心线偏移。在另一详细实施例中，旋转轴线从假体胫骨盘插入物的 iu后中心线偏移。
[0013] 在本发明的第四方面，提供膝盖假体，包括：(a)股骨假体；以及（b)包括假体胫骨 盘插入物的胫骨盘假体，该假体胫骨盘插入物包括间隔开的用于容纳一对股骨假体关节的 内侧和外侧容纳器，假体胫骨盘插入物还包括稳定柱，其中稳定柱的中心线从假体胫骨盘 插入物的前后中心线和假体胫骨盘插入物的内外中心线中的至少一个中心线偏移。
[0014] 在第四方面的更详细实施例中，稳定柱从假体胫骨盘插入物的内外中心线向内侧 偏移。还在另一更详细的实施例中，稳定柱从假体胫骨盘插入物的内外中心线向外侧偏移。 在另一详细的实施例中，稳定柱从假体胫骨盘插入物的前后中心线向后偏移。然而在另一 详细实施例中，稳定柱从假体胫骨盘插入物的前后中心线向前偏移。在更详细的实施例中， 假体胫骨盘插入物包括适于容纳凸出物的凹进处，所述凸出物从胫骨盘假体凸出，假体胫 骨盘插入物围绕其可相对于胫骨盘假体转动。在一更详细的实施例中，假体胫骨盘插入物 包括适于被容纳在胫骨盘假体凹进处内的凸出物，假体胫骨盘插入物围绕其可相对于胫骨 盘假体转动。在另一更详细的实施例中，假体胫骨盘相对于胫骨盘假体沿着第一平面内的 第一旋转轴线转动，假体胫骨盘插入物相对于股骨假体沿着第一平面内的第二旋转轴线转 动，并且第一旋转轴线与第二旋转轴线不同轴。还在另一更详细的实施例中，稳定柱在后侧 是圆形的，并且股骨假体包括支撑在稳定柱上的凸轮，其中凸轮偏移以便与稳定柱的偏移 匹配。
[0015] 本发明的第五方面提供膝盖假体，其包括：(a)适于安装到患者天然股骨的股骨 假体；(b)适于安装到患者天然胫骨的胫骨盘假体；以及（c)假体胫骨盘插入物，假体胫骨 盘插入物包括间隔开的用于容纳一对股骨假体关节的内侧和外侧容纳器，假体胫骨盘插入 物还包括稳定柱，其中稳定柱沿着假体胫骨盘插入物的前后中心线和假体胫骨盘插入物的 内外中心线中的至少一个中心线取向，其中假体胫骨盘插入物适于相对于胫骨盘假体围绕 垂直于假体胫骨盘插入物的旋转轴线转动，其中旋转轴线从假体胫骨盘插入物的前后中心 线和内外中心线中的至少一个中心线偏移。
[0016] 在第五方面的更详细实施例中，旋转轴线从假体胫骨盘插入物的内外中心线向内 侧偏移。还在另一更详细的实施例中，旋转轴线从假体胫骨盘插入物的内外中心线向外侧 偏移。在另一详细的实施例中，旋转轴线从假体胫骨盘插入物的前后中心线向前偏移。然 而在另一详细实施例中，旋转轴线从假体胫骨盘插入物的前后中心线向后偏移。在更详细 的实施例中，假体胫骨盘插入物包括适于容纳凸出物的凹进处，所述凸出物从胫骨盘假体 凸出，假体胫骨盘插入物围绕其可相对于胫骨盘假体转动。在一更详细的实施例中，假体胫 骨盘插入物包括适于被容纳在胫骨盘假体凹进处内的凸出物，假体胫骨盘插入物围绕其可 相对于胫骨盘假体转动。在另一更详细的实施例中，假体胫骨盘插入物相对于胫骨盘假体 沿着第一平面内的第一旋转轴线转动，假体胫骨盘插入物相对于股骨假体沿着第一平面内 的第二旋转轴线转动，并且第一旋转轴线与第二旋转轴线不同轴。还在另一更详细的实施 例中，稳定柱在后侧是圆形的，并且股骨假体包括支撑在稳定柱上的凸轮，其中凸轮偏移以 便与稳定柱的偏移匹配。
[0017] 本发明的第六方面提供膝盖假体，其包括：(a)适于安装到患者天然股骨的股骨 部件；(b)适于安装到患者天然胫骨的胫骨部件，胫骨部件包括用于容纳一对股骨假体髁 的外侧和内侧容纳器，外侧髁容纳器具有的形状为凸形形状或从前到后倾斜形状中的至少 一种形状，内侧髁容纳器具有用于容纳股骨假体的凸出内侧髁的凹形形状，外侧髁容纳器 和内侧髁容纳器的组合产生围绕旋转轴线的力矩，以便使得在假体胫骨盘插入物和股骨假 体髁之间进行水平转动。
[0018] 在第六方面的更详细实施例中，胫骨部件包括假体胫骨盘插入物，该假体胫骨盘 插入物包括凸轮表面，并且假体胫骨盘插入物包括适于容纳凸出物的凹进处，所述凸出物 从胫骨部件的假体胫骨盘植入物凸出，假体胫骨盘插入物围绕其可相对于胫骨盘植入物转 动。在一更详细的实施例中，胫骨部件包括假体胫骨盘插入物，假体胫骨盘插入物包括凸轮 表面，并且假体胫骨盘插入物包括适于被容纳在胫骨部件的假体胫骨盘植入物凹进处内的 凸出物，假体胫骨盘插入物围绕其可相对于假体胫骨盘植入物转动。在另一更详细的实施 例中，假体胫骨盘插入物相对于假体胫骨盘植入物沿着第一平面内的第一旋转轴线转动， 假体胫骨盘插入物相对于股骨假体沿着第一平面内的第二旋转轴线转动，并且第一旋转轴 线与第二旋转轴线不同轴。还在另一更详细的实施例中，旋转轴线从假体胫骨盘插入物的 内外中心线偏移。在一更详细的实施例中，第一旋转轴线和第二旋转轴线中的至少一个从 假体胫骨盘插入物的内外中心线偏移。
[0019] 本发明的第七方面提供负重可活动的膝盖假体，其包括：(a)用于植入到受体胫 骨内的胫骨假体，胫骨假体包括胫骨盘和固定到胫骨盘的胫骨插入物，胫骨插入物相对于 胫骨盘可旋转重新定位，以便围绕胫骨盘的与胫骨盘的内外中心线偏移的转动点引入力 矩，胫骨盘包括内侧容纳器和胫骨容纳器；以及（b)用于植入到受体股骨内的股骨部件，股 骨部件包括容纳在胫骨盘的内侧容纳器内的内侧髁，以及容纳在胫骨盘外侧容纳器内的外 侧髁，其中胫骨盘和股骨部件中的至少一个包括稳定柱，以便防止股骨部件相对于胫骨假 体的超过垂直的转动，其中稳定柱与胫骨盘的内外中心线偏移。
[0020] 在第七方面的更详细实施例中，胫骨盘包括与胫骨盘的内外中心线偏移的稳定 柱。还在另一更详细的实施例中，稳定柱朝向胫骨盘的内侧偏移。在另一详细的实施例中， 稳定柱朝向胫骨盘的内侧偏移大约0. 1毫米到大约20毫米之间。还在另一详细的实施例 中，稳定柱的后面是圆形的。在更详细的实施例中，股骨部件包括适于旋转支撑在稳定柱后 面上的凸轮，其中凸轮的表面形状是弯曲的凹形，以便容纳稳定柱的圆形后面。
[0021] 本发明的第八方面提供负重固定的膝盖假体，其包括：(a)用于植入到受体胫骨 内的胫骨假体，胫骨假体包括内侧容纳器和胫骨容纳器，以及（b)用于植入到受体股骨内 的股骨假体，股骨假体包括容纳在胫骨盘的内侧容纳器内的内侧髁，以及容纳在胫骨盘外 侧容纳器内的外侧髁，其中胫骨假体和股骨假体中的至少一个包括柱，以便防止股骨假体 相对于胫骨假体的超过垂直的转动，其中所述柱与股骨假体的内外中心线偏移。
[0022] 在第八方面更详细的实施例中，胫骨假体包括胫骨盘和固定到胫骨盘的胫骨插入 物。还在另一更详细的实施例中，胫骨盘包括凸轮构件，该凸轮构件与胫骨盘的内外中点偏 移。在另一详细的实施例中，凸轮构件朝向胫骨盘的外侧偏移。还在另一详细的实施例中， 凸轮构件朝向胫骨盘的外侧偏移大约2毫米到大约20毫米之间。在另一详细的实施例中， 稳定柱的后面是圆形的。在一更详细的实施例中，股骨部件包括适于旋转支撑在稳定柱后 面上的凸轮，其中凸轮的表面形状是弯曲的凹形，以便容纳稳定柱的圆形后面。
[0023] 本发明的第九方面提供使得假体关节轴向转动的方法，所述方法包括围绕假体关 节的两个主体之间旋转轴线产生力矩，使得两个主体之间进行轴向转动，产生力矩的动作 包括使得两个主体之间的若干界面与内外中线以不同的距离间隔开，这样旋转轴线与内外 中线不重合。
[0024] 本发明的第十方面提供使得假体关节轴向转动的方法，所述方法包括通过提供下 述至少一种方式使得假体膝关节的胫骨假体和股骨假体之间的轴向旋转轴线偏移，即通过 使得稳定柱关于胫骨假体的胫骨插入物的内外中线偏移，使得胫骨假体的胫骨插入物内侧 容纳器的半径增加到比股骨假体内侧髁半径大的程度，以及增加胫骨假体的胫骨插入物的 内侧容纳器和内侧媒之间的适应性（conformity)。
[0025] 在第十方面的更详细实施例中，本发明还包括使得假体膝关节的胫骨假体和股骨 假体之间的轴向旋转轴线偏移，以便包括后部稳定柱关于胫骨假体的胫骨插入物的内外中 线的偏移，并且其中稳定柱从胫骨假体的胫骨插入物的内外中线向外侧偏移。还在另一更 详细的实施例中，本发明还包括使得假体膝关节的胫骨假体和股骨假体之间的轴向旋转轴 线偏移包括后部稳定柱关于胫骨假体的胫骨插入物的内外中线的偏移，并且稳定柱从胫骨 假体的胫骨插入物的内外中线向内侧偏移。在更详细的实施例中，本发明还包括通过使得 胫骨假体的胫骨插入物和胫骨植入物之间的旋转轴线与胫骨插入物的内外中线偏移而使 得假体膝关节的胫骨假体和股骨假体之间的轴向旋转的轴线偏移。
[0026] 本发明的第十一方面提供使得可植入的假体关节轴向转动的方法，所述方法包括 围绕假体关节的两个主体之间的旋转轴线产生力矩，使得两个主体之间进行轴向转动，产 生力矩的动作包括使得两个主体之间的若干界面与内外中线以不同的距离间隔开，这样旋 转轴线与内外中线不重合。
[0027] 本发明的第十二方面提供使得假体关节轴向转动的方法，所述方法包括：(a)通 过提供下述至少一种方式使得假体膝关节的胫骨假体和股骨假体之间的轴向旋转轴线偏 移，即通过使得稳定柱关于胫骨假体的胫骨插入物的内外中线偏移，使得稳定柱关于胫骨 假体的胫骨插入物的前后中线偏移，使得胫骨假体的胫骨插入物内侧容纳器的半径增加到 比股骨假体内侧髁半径大的程度，使得与胫骨假体的胫骨插入物相关联的稳定柱后面变 圆；使得与股骨假体相关联的凸轮前面变圆；以及（b)增加胫骨假体的胫骨插入物的内侧 容纳器和内侧髁之间的适应性。
[0028] 本发明的第十三方面提供使得假体关节轴向转动的方法，所述方法包括围绕胫骨 假体的稳定柱和股骨假体的凸轮之间的旋转轴线产生力矩，以便使得两个假体之间轴向旋 转，产生力矩的动作包括下述至少之一，即使得胫骨假体稳定柱的后面变圆以及使得股骨 假体的凸轮变凹。
[0029] 本发明的第十四方面提供使得假体关节轴向转动的方法，所述方法包括围绕胫骨 假体的稳定柱和股骨假体的凸轮之间的旋转轴线产生力矩，以便使得两个假体之间轴向旋 转，产生力矩的动作包括下述至少之一，即使得胫骨假体胫骨插入物的稳定柱与关于胫骨 插入物的内外中心线偏移，使得胫骨假体胫骨插入物的稳定柱与关于胫骨插入物的前后中 心线偏移，使得凸轮从关于股骨假体的内外中心线偏移，以及使得凸轮从关于股骨假体的 前后中心线偏移。
[0030] 本发明的第十五方面提供使得假体关节轴向转动的方法，所述方法包括围绕胫骨 假体和股骨假体之间的旋转轴线产生力矩，以便使得两个假体之间轴向旋转，产生力矩的 动作包括使得股骨假体的内侧髁有效固定到胫骨假体的内侧容纳器，并且制备股骨假体的 外侧髁，以便具有基本平坦的表面，该表面与胫骨假体的外侧支承表面的基本平坦或基本 凸出表面界面接触。
[0031] 本发明的第十六方面提供使得假体关节轴向转动的方法，所述方法包括围绕胫骨 盘假体和股骨假体插入物之间的旋转轴线产生力矩，产生力矩的动作包括使得胫骨盘假体 和股骨假体插入物之间的转动点偏移，其中所述转动点的偏移从内外中心线和前后中心线 中的至少之一产生。
[0032] 本发明的第十七方面提供膝盖假体，包括：(a)具有一对髁（由凸轮隔开）的股骨 假体，凸轮与股骨假体的内外中心线和股骨假体的前后中心线中的至少一个中心线偏移； 以及（b)包括假体胫骨盘插入物的胫骨盘假体，假体胫骨盘插入物包括间隔开的用于容纳 一对股骨假体髁的内侧和外侧容纳器，假体胫骨盘插入物还包括具有圆形后面的稳定柱， 其中稳定柱的中心线从假体胫骨盘插入物的前后中心线和假体胫骨盘插入物的内外中心 线中的至少一个中心线偏移。
[0033] 本发明的第十八方面提供膝盖假体，包括：(a)具有一对髁（由凸轮隔开）的股骨 假体；以及（b)包括假体胫骨盘插入物的胫骨盘假体，假体胫骨盘插入物包括间隔开的用 于容纳一对股骨假体髁的内侧和外侧容纳器，假体胫骨盘插入物还包括具有圆形后面的稳 定柱，该圆形后面适于与股骨假体的凸轮界面接触。
[0034] 本发明的第十九方面提供膝盖假体，包括：(a)具有一对髁（由弯曲的凹形凸轮隔 开）的股骨假体；以及（b)包括假体胫骨盘插入物的胫骨盘假体，假体胫骨盘插入物包括间 隔开的用于容纳一对股骨假体髁的内侧和外侧容纳器，假体胫骨盘插入物还包括具有圆形 后面的稳定柱，该圆形后面适于与股骨假体的弯曲凹形的凸轮界面接触。
[0035] 本发明的第二十方面提供假体胫骨插入物，其包括假体胫骨盘插入物，
[0036] 假体胫骨盘插入物包括间隔开的用于容纳一对股骨假体髁的内侧和外侧容纳器， 假体胫骨盘插入物还包括具有圆形后面的稳定柱，该圆形后面适于推动股骨假体的转动， 其中稳定柱的中心线从假体胫骨盘插入物的前后中心线和假体胫骨盘插入物的内外中心 线中的至少一个中心线偏移。
[0037] 本发明的第二十一方面提供假体胫骨插入物，其包括假体胫骨盘插入物，假体胫 骨盘插入物包括间隔开的用于容纳一对股骨假体髁的内侧和外侧容纳器，假体胫骨盘插入 物还包括稳定柱，其中稳定柱的中心线从假体胫骨盘插入物的前后中心线和假体胫骨盘插 入物的内外中心线中的至少一个中心线偏移大约〇. 1毫米到大约20毫米之间。
[0038] 在第二i^一方面的更详细实施例中，稳定柱从假体胫骨盘插入物的内外中心线偏 移大约〇. 1毫米到大约5毫米之间。
[0039] 本发明的第二十二方面提供使得假体关节轴向转动的方法，所述方法包括围绕胫 骨盘假体和假体胫骨插入物之间的旋转轴线产生力矩，产生力矩的动作包括使得胫骨盘假 体和假体胫骨插入物之间的转动点偏移，其中从假体胫骨插入物的内外中心线和前后中心 线中的至少一个中心线的所述偏移为大约0. 1毫米到大约20毫米之间。
[0040] 本发明的第二十三方面提供使得假体关节轴向转动的方法，所述方法包括围绕股 骨假体和假体胫骨插入物之间的旋转轴线产生力矩，产生力矩的动作包括使得股骨假体和 假体胫骨插入物之间的转动点偏移，其中从假体胫骨插入物的内外中心线和前后中心线中 的至少一个中心线的所述偏移为大约0. 1毫米到大约20毫米之间。
【专利附图】
【附图说明】
[0041] 图1为接触平台A的圆柱体B的自由体受力图；
[0042] 图2是示出股骨髁作为线性部分弯曲的图，并且示出在膝关节弯曲过程中相应接 触线性部分的量；
[0043] 图3是现有技术的后部稳定的负重可活动的全膝关节置换假体插入物的俯视图， 该插入物具有在旋转中心上对准的聚乙烯柱；
[0044] 图4是现有技术的负重固定的后部稳定的全膝关节置换假体插入物的俯视图，该 插入物具有沿着聚乙烯插入物的内外中线定位的聚乙烯柱；
[0045] 图5是现有技术后十字韧带保留全膝关节置换假体插入物的俯视图；
[0046] 图6是根据本发明的引入力矩的负重可活动后部稳定的全膝关节置换假体第一 示例的后部侧面图；
[0047] 图7是根据本发明的引入力矩的负重可活动后部稳定的全膝关节置换假体插入 物第一示例的俯视图；
[0048] 图8是现有技术的聚乙烯胫骨插入物相对于时间进行转动的图，所述聚乙烯胫骨 插入物具有柱和在聚乙烯胫骨插入物中心的转动点，并且后部稳定的负重可活动的全膝关 节置换假体插入物引入的新力矩基本显示更大的转动；
[0049] 图9是根据本发明的引入力矩的负重固定后部稳定的全膝关节置换假体插入物 第一示例的后部侧视图；
[0050] 图10是根据本发明的引入力矩的负重固定后部稳定的全膝关节置换假体插入物 第一不例的俯视图；
[0051] 图11是对于根据本发明示例性假体插入物而言在内侧髁适应性和增加外侧髁后 部斜度上的示例性变化的内侧和外侧侧视图；
[0052] 图12 (a)是代表现有技术的具有圆形凸形形状的外侧股骨髁PCRTKA假体的图；
[0053] 图12 (b)和12 (c)是代表示例性MITKAPCR假体的图，该假体具有适于更为平坦的 外侧髁的股骨半径，该外侧髁与在胫骨部件后部方向上向下的凸面或斜面相接触；
[0054] 图13是根据本发明的引入力矩的负重可活动后部稳定的全膝关节置换假体插入 物第一示例的俯视图；
[0055] 图14(a)和（b)是代表示例性MITKA后十字韧带保留TKA的图示轮廓，其具有在 不同程度的膝盖弯曲处内侧髁和胫骨插入物内侧容纳器之间的增加的适应性；
[0056] 图14(c)和（d)是代表示例性MITKA后十字韧带保留TKA的图示轮廓，其具有在 不同程度的膝盖弯曲处外侧髁和胫骨插入物之间的增加斜度；
[0057] 图14(e)和（f)是代表示例性MITKA后十字韧带保留TKA的图示轮廓，其具有外 侧凸形形状，沿着所述外侧凸形形状外侧髁支撑在膝盖弯曲的不同程度处；
[0058] 图15是现有技术的具有平坦引导表面的TKA假体凸轮/柱机构的三维俯视透视 图；
[0059] 图16是示例性MITKA后部稳定假体插入物的正视透视图；以及
[0060] 图17是示例性MITKA后部稳定假体装置的正视透视图。
【具体实施方式】
[0061] 下面描述和解释说明本发明的示例性实施例，以便包括在植入的假体关节内引入 力矩的方法，以及含有引入力矩的可植入假体关节。当然，对于本领域的那些技术人员而言 下面描述的优选实施例在本质上是示例性的，并且在不脱离本发明范围和精神的情况下重 新进行改装。但是，为了清楚和精确，下面论述的示例性实施例可包括本领域的技术人员应 该认为是不是必需落入本发明范围内的任选步骤、方法和特征。
[0062] 基本的主要控制机械的定律来自牛顿定律：(A)在匀速状态下的每一物体趋于保 持该运动状态，除非外力施加到其上；(B)物体的质量m、其加速度a和所施加力F之间的关 系为F = ma ;以及（C)对于每一作用力而言存在相等的和相反的作用力。所述机械定律适 于施加到系统的外力，但是，当平面内的力施加到具有能力移动的物体上时，并且如果所施 加的力比抵抗力（重力，摩擦力等）大时，物体将开始移动。在全膝盖弯曲过程中，不管是 在走路步伐中还是在深度弯曲中，天然膝盖的十字韧带迫使胫骨在内旋，相对于胫骨支起 股骨。已经证实缺失十字韧带导致轴向转动减少。
[0063] 对于全膝关节置换（TKA)假体而言，可在其上施加三个主要的力：（1)所施加的 力，该力由跨过膝关节的肌肉产生；（2)在接触点处的股骨和胫骨之间以及在接触点处的 股骨和膝盖骨之间产生的支承表面接触力；以及（3)由抵抗主动力的韧带产生的约束力。 但是，膝盖假体的通常轴向转动的发生和量级方式由引入力矩臂控制，并且仅可通过引入 相对于动力的可导致转动的力矩臂来引入转动。在示范性的系统中，向量V具有距离D，其 中作用线通过向量V的起始点P。向量V关于点P的力矩Μ具有下述等式的特征：等式#1 : M = RxV ;其中R是从点Ρ到沿着向量V的第二点的位置向量。
[0064] 在对于任意TKA假体进行力矩分析之前，应该清楚确定和理解对作用在膝盖上的 量级和方向的理解。用于同时推导肌肉、支承表面和韧带力的最有效方法是通过数学模型 技术。已经证实，在正确理解膝盖机制下，可能推导出确定活体内的力的等式。虽然获知施 加到膝盖处的力量级是重要的，但是确定这些施加力的方向同等重要。作用在股胫和盘状 骨界面处的接触力的正确方向将确保围绕所选点的力矩正确求和。因此，确定在股骨上与 胫骨接触的点（点FT)的速度方向是重要的，所述将允许确定在点FT和TF之间发生的支 承表面接触力的方向，点TF是在胫骨上与股骨接触的点。
[0065] 在天然膝盖中，向具有处于接触的任意两个物体的任意机械系统那样，会发生三 个可能的情况，其导致在两个物体之间接触点处的大大不同的情况。这三种情况是：（1)纯 滚动；（2)纯滑动；以及（3)转动和滑动的组合。
[0066] 参照图1，示例性的自由体受力图100包括具有半径R的圆柱体（主体A) 102,该 圆柱体102相对于通常平坦的固定在牛顿参考系中的平台（主体B)104移动。在该简单的 例子中，对于每一物体102U04限定两个参考系，其中"A >"和"B >"方向是重力的反方 向。物体102、104之间的接触点由两个点相互限定：平台104上的点AB和圆柱体102上 的点BA。三个其它点P1、P2、P3围绕圆柱体102的周面等距隔开，其中纵向中心由点B0限 定。点P1在Al>方向上以及在A2>方向上与点BA间隔距离R。点P2在41>方向上以 及在-A2 >方向上与点BA间隔距离R。点P3在A2 >方向上与点BA间隔距离2R。
[0067] 在纯滚动条件下，我们可以假定速度向量V_B0_A = A1 >，其中：半径R= 1 ;以及 圆柱体相对于平台参考系绕A3 >轴线的角速度ω等于-A3 >。那么可以利用等式#2_#5 来确定点Pl，P2, P3和BO的速度：
[0068] 等式 #2 :V_P1_A > = V_B0_A > + ω _B_A > χΡ_Β0_Ρ1 >
[0069] V_P1_A > = A1 > +-A3 > xAl >
[0070] V_P1_A >= A1 > +-A2 >
[0071] 等式 #3 :V_BA_A > = V_B0_A > + ω _B_A > xP_B0_BA >
[0072] V_BA_A > = A1 > +-A3 > x-A2 >
[0073] V_BA_A > = A1 > -A1 > = 0 >
[0074] 等式 #4 :V_P2_A > = A1 > +A2 >
[0075] 等式 #5 :V_P3_A > = 2 · A1 >
[0076] 因此，在纯滚动状态下，点BA的速度必须等于点AB的速度。由于平台104是"固 定的"并且不在牛顿参考系中移动，平台上的所有点具有等于零的速度。该简单分析示出在 纯滚动状态下圆柱体102上点BA的速度等于零。
[0077] 在纯滑动条件下，在图1中所示的适于该相同系统的速度对于沿着圆柱体102的 每一点是不同的。描述单纯滑动的实际方式是在冰上的汽车。如果摩擦系数等于零，轮胎 将旋转，但是汽车将保持稳定。因此，在膝盖中，在纯滑动状态下，V_B0_A = 0 >，并且类似 于在图1中所示出的实例，半径R = 1，ω =-A3 >。那么可以利用等式#6_#9来确定确定 点Ρ1、Ρ2和Ρ3的速度：
[0078] 等式 #6 :V_P1_A > = V_B0_A > + ω _Β_Α > χΡ_Β0_Ρ1 >
[0079] V_P1_A > = 0 > +-Α3 > χΑΙ >
[0080] V_P1_A > = -Α2 >
[0081] 等式 #7 :V_BA_A > = V_B0_A > + ω _Β_Α > χΡ_Β0_ΒΑ >
[0082] V_BA_A > = 0 > +-Α3 > χ-Α2 >
[0083] V_BA_A >= -Α1 >
[0084] 等式 #8 :V_P2_A > = Α2 >
[0085] 等式 #9 :V_P3_A > = Α1 >
[0086] 因此，在纯滑动状态下，点ΒΑ的速度等于-Α1 >，以及速度方向与膝盖中股骨髁的 后部股骨反转的方向相反。虽然已经假定股骨髁和胫骨高地之间接触点的速度向量在单纯 滑动过程中将在向后的方向上，但是速度向量的正确方向在弯曲过程中处于向前方向以及 在伸展过程中处于向后方向。虽然已经描述了纯滚动和纯滑动，但是可以假定在活体内的 情况下，"仅有"纯滚动或"仅有"纯滑动状态是不可能发生的。
[0087] 参照图2,股骨假体髁202的周面距离200可由平坦的线204表示。在纯滚动状态 下，股骨假体髁202仅沿着平坦线204的路径行进，该路径的距离比假体胫骨插入物（未示 出）的前/后尺寸要大。以前的分析证实对于天然膝盖而言前后运动量对于外侧髁而言可 在10到25毫米之间的范围内，以及对于ΤΚΑ假体而言，该运动可在向前方向上的10毫米 或向后15毫米。这样，在ΤΚΑ假体中，在股骨髁202和胫骨插入物之间的接触点处发生的 最先运动是滑动。
[0088] 再次参照图1，可进行分析以确定当同时存在滑动和转动时在在圆柱体102上在 支承表面界面BA、ΑΒ处的速度。在该分析中，我们可以假SV_B0_A = Α1 >，半径R = 1， 以及圆柱体的角速度ω =-2A3>。因此可以利用等式#10-#13来确定点P1、P2、P3和BA 的速度：
[0089] 等式 #10 :V_P1_A > = V_B0_A > + ω _Β_Α > χΡ_Β0_Ρ1 >
[0090] V_P1_A >= A1 > +-2A3 > xAl >
[0091] V_P1_A >= A1 > -2A2 >
[0092] 等式 #11 :V_BA_A > = V_B0_A > + ω _B_A > xP_B0_BA >
[0093] V_BA_A > = A1 > +-2A3 > x-A2 >
[0094] V_BA_A > = A1 > -2A1 > = -A1 >
[0095] 等式 #12 :V_P2_A > = A1 > +2A2 >
[0096] 等式 #13 :V_P3_A > = A1 > +2A2 > = 3A2 >
[0097] 在所有的三种情况（滑动，转动或组合）下，重要的一条信息是点BA的速度。在纯 滚动过程中，点BA的速度等于零，但是，在我们的实例中，在纯滑动以及转动和滑动组合的 情况下，该速度不等于零。在纯滑动中，速度BA的方向处于-A1 >的方向上，与股骨髁的后 部股骨反转的方向相反，在转动和滑动组合的情况下，在我们的实例中，该速度向量V_BA_N >的方向处于-A1 >的方向上，该V_BA_N >的方向同样与AB上的接触点BA的方向相反。 V_BA_N >的量级可随着牛顿参考系中B0的速度和主体B的角速度而变化，但是所述量级 总是在-A1 >的方向上。因此，假定在膝盖弯曲过程中作用在AB上的BA点处的力在A1 > (向后方向）的方向上来设计全膝关节置换假体是不利的。相反，应该设计在膝盖弯曲过程 中在-A1 >方向上施加力以及在膝盖伸展过程中在A1 >方向上施加力的全膝关节置换假 体，类似于作用在该点处的速度向量方向。此外，还应该注意到，在弯曲过程中在纯滚动情 况下接触点BA的速度等于零，以及在纯滑动情况下接触点BA的速度在向前方向（-A1 > ) 上。因此，在膝盖弯曲过程中，V_BA_N>不在向后方向上。
[0098] 在当前，所有已知的TKA假体配置成用于在股骨部件和胫骨部件之间的接触点处 对力进行均等分配。因此，这些TKA假体不引入用于产生轴向转动的力矩。在外科手术过 程中，外科医师的目的是为了在股骨髁和胫骨插入物/高地之间产生同等张力的缝隙。如 果在内侧髁和胫骨插入物之间作用的力量等于作用在外侧髁和胫骨插入物之间的力，可以 预期由于内侧髁和外侧髁距离胫骨插入物中心的距离也是相同的，那么股骨部件将不会获 得相对于胫骨插入物的轴向转动。如果两个力作用在系统上，并且两个力在量级上相同，并 且从固定点作用到这些力上的力矩臂相等，那么该系统的力矩将等于零。
[0099] 参照图3,通常的后部稳定的负重可活动的TKA假体300提供五个主要的接触力： (1)在垂直方向（F\)上的内侧髁力302 ;⑵在前/后方向（FTM)上的内侧髁力304 ; (3)在 垂直方向（F\)上的外侧髁力306 ;⑵在前/后方向（FTL)上的外侧髁力308 ;以及（5)通 过凸轮施加到柱上的力310 (Fp)。点0代表聚乙烯插入物312相对于胫骨植入物（未示出） 的转动点，围绕其对力矩求和。还包括点〇到内侧髁接触力之间的距离A以及点0到外侧 髁之间的距离r 2。
[0100] 如果在T3 > (垂直于T1 >和T2 >方向）上围绕点0对负重可活动TKA假体300 进行力矩求和，由等式#14表示力矩等式：
[0101] 等式 #14 :Σ Μο · T3 >= 1 · α · T3 >
[0102] 我们可以假定聚乙烯插入物312在Τ3 >方向上相对于胫骨植入部件的角加速度 (α )可以忽略，并且可设定为等于零。因此，将该假设代入，等式#14简化成等式#15 :
[0103] 等式 #15 :在 T3 >方向上Σ Mo = 0。
[0104] Σ Mo · T3 > = ~r1 · T2 > xFTM · ΤΙ > +r2 · T2 > xFTL · ΤΙ >
[0105] 其中获知下述信息，距离A = r2 = r，以及力FM = Ft = F，等式#15可进一步简化 成等式#16 :
[0106] 等式 #16 :Σ Μο · T3 >= -rF · (-T3 > )+rF · (-T3 > )，
[0107] Σ Mo · T3 >= 0。
[0108] 如由等式#16所示，如果从负重可活动TKA假体300的转动点0到内侧和外侧髁 的距离 ri、r2相同，力矩和等于零。这样，聚乙烯插入物312不围绕胫骨部件转动。负重可 活动TKA假体300的体内分析证明7/9的物体经受小于2. 0度的轴向转动。
[0109] 参照图4,通常的负重固定的TKA假体400包括固定到胫骨植入部件（通常为金属 胫骨盘，未示出其）的胫骨插入物402 (通常为聚乙烯）。不像图3的负重可活动后部稳定 的TKA假体300,胫骨插入物402固定到胫骨植入部件，这样插入物不相对于胫骨植入部件 转动。作用在负重固定的后部稳定插入物402上的力类似于对图3的负重可活动后部稳定 的TKA假体300限定的那些力。
[0110] 可对围绕限定点〇的作用在负重固定聚乙烯插入物402上的力矩进行求和。图4 点0和图3点0之间的主要差异是所选的点0不代表图4中的转动点，而是在T2 >方向上 在柱中心的胫骨插入物402上的固定物理点。由等式#14表示围绕点0的力矩求和：
[0111] 等式 #14 :Σ Μο · T3 >= I · α · T3 >
[0112] 类似于图3的负重可活动TKA假体300,我们可以假定股骨在Τ3 >方向上相对于 胫骨插入物402的角加速度（α)是小的，并且可设定为等于零。因此，将该假设代入，等式 #14简化成等式#15 :
[0113] 等式 #15 :在 Τ3 >方向上Σ Μο = 0。
[0114] Σ Μο · Τ3 > = ~r1 · T2 > xFTM · ΤΙ > +r2 · Τ2 > xFTL · ΤΙ >
[0115] 其中获知下述信息，距离A = r2 = r,以及力FM = Fe = F,等式#15可进一步简化 成等式#16 :
[0116] 等式 #16 :Σ Μο · T3 >= -rF · (-T3 > )+rF · (-T3 > )
[0117] Σ Mo · T3 >= 0。
[0118] 如果聚乙烯柱404位于胫骨插入物402在T1 >和T2 >方向上的中心处，那么对于 由股骨部件施加到胫骨插入物上的接触力而言，在Τ3 >方向上的力矩和等于零。以前ΤΚΑ 假体在活体内的分析确定所有的ΤΚΑ假体获得比天然膝盖少的轴向转动，并且大多数ΤΚΑ 受体能够获得最终膝关节的小于两度的轴向转动，以及大约1/3的这些受体经受与天然膝 盖相反的轴向转动型式。
[0119] 参照图5,后十字保持ΤΚΑ假体500(不管是负重可活动还是负重固定）允许后部 十字韧带保持，而不存在在图4的后部稳定的ΤΚΑ假体400中存在的凸轮/柱机构404。在 后十字保持ΤΚΑ假体500中缺乏凸轮/柱机构导致非常类似于所述对后部稳定的ΤΚΑ假体 的那些的分析。由于适于目前后部稳定的ΤΚΑ假体的凸轮/柱机构处于胫骨插入物的中心， 凸轮/柱力不施加力矩。因此，当凸轮/柱机构不引入转动时，除了后部十字韧带的抵抗力 夕卜，对于负重可活动后部十字ΤΚΑ500的力矩分析将类似于可动后部稳定ΤΚΑ假体300 (见 图3)的力矩分析，并且对于负重固定后部十字ΤΚΑ500的力矩分析将类似于固定后部稳定 TKA假体400(见图4)的力矩分析。换言之，对于这些后十字韧带保留TKA假体500而言， 对于由股骨部件施加到胫骨插入物上的接触力而言力矩和等于零。
[0120] 参照图6,示范性的后部稳定负重可活动引入力矩的全膝关节置换（MITKA)假体 插入物600固定到假体胫骨杆606,该假体胫骨杆606优选植入到患者胫骨（未示出）内。 插入物600包括在内侧方向上从插入物600的内外中线608偏移的柱602,提供插入物和股 骨部件（未示出）之间的旋转轴线605以及胫骨杆606和插入物600之间的旋转轴线604， 旋转轴线604从内外中线608在外侧方向上偏移。
[0121] 参照图7,示范性MITKA假体插入物600的力矩分析包括对围绕转动点0在T3 > 方向上的力矩求和。由等式#17表示力矩等式：
[0122] 等式 #17 :Σ Μο · T3 >= -r! · T2 > xFTM · Tl > -r3 · T2 > xFP · Tl > +r2 · T2 > xFTL · T1 >
[0123] 其中获知下述信息，距离A = 2r, r2 = r3 = r,以及力FTM = F' = F,等式#17可 进一步简化成等式#18 :
[0124] 等式 #18 : Σ Mo · T3 > = -2rF · (-T3 > ) -rF · (-T3 > ) +rF · (-T3 > )
[0125] Σ Mo · T3 > = 2rF · T3 > +rF · T3 > -rF · T3 >
[0126] Σ Mo · T3 >= 2rF · T3 >
[0127] 在该示范性的力矩求和中，由示范性MITKA假体插入物600引入的力矩等于2rF， 其导致胫骨插入物在顺时针方向（向下看）上的通常轴向转动。
[0128] 不像目前负重可活动后部稳定的TKA假体300 (例如见图3)，作为下述的结果适 于MITKA的胫骨插入物600将在顺时针方向上（向下看）转动，即产生转动点0到胫骨插 入物600的距离（由r 3表示的距离），增加从转动点0到内侧髁接触力FTM(由Γι表示的距 离）的距离，以及减少从转动点〇到外侧髁接触力F\(由r 2表示的距离）的距离，允许外 侧髁类似于天然膝盖样更向后移动。
[0129] 在柱602和MITKA假体插入物600的转动点0之间产生的偏移量导致胫骨插入物 相对于胫骨植入部件（未示出）在顺时针方向（T3 >方向）上的轴向转动增加。取决于患 者重量、膝盖平衡程度以及由凸轮施加到柱上的力量（见图8)，示范性的数学模型确定柱 602从内外方向上的中心线在向内方向上偏移3毫米以及转动点0从内外方向上的中心线 在向外方向上偏移3毫米导致5到13度的通常轴向转动。利用示范性的数学模型进行第 二分析，其中柱602在向内方向上偏移6毫米，以及转动点0在向外方向上偏移6毫米。同 样取决于患者重量、膝盖平衡程度以及由凸轮施加到柱上的力量，该分析结果显示聚乙烯 插入物的通常轴向转动增加到10到22度的范围。第三分析，其中柱602在向内方向上偏 移10毫米以及转动点0在向外方向上偏移10毫米导致聚乙烯插入物在顺时针方向上在20 到35度范围内的通常轴向转动。在向内和向外方向上的更大偏移也在本发明的范围内，诸 如非限制性的向内或向外侧偏移〇. 01到20毫米。
[0130] 参照图9,根据本发明的示范性后部稳定负重固定的引入力矩的全膝关节置换 (MITKA)假体插入物900包括在向外方向上从胫骨插入物的内外中心904偏移的凸轮/柱 机构902。可以理解股骨部件的相应凸轮也可在向外方向上偏移以便配合偏移的胫骨柱。
[0131] 参照图10,示范性负重固定PSMITKA假体900的力矩分析包括对T3 >方向上的围 绕转动点〇的力矩求和。由等式#19表示力矩等式：
[0132] 等式 #19 :Σ Mo · T3 >= -rl · T2 > xFTM · ΤΙ > +r2 · T2 > xFTL · ΤΙ >
[0133] 其中获知下述信息，距离rl = 2r，r2 = r，以及力FTM = F' = F，等式#19可进一 步简化成等式#20 :
[0134] 等式 #20 : Σ Mo · T3 > = -2rF · (-T3 > ) +rF · (-T3 > )
[0135] Σ Mo · T3 > = 2rF · T3 > -rF · T3 >
[0136] Σ Mo · T3 >= rF · T3 >
[0137] 在该示范性的力矩求和中，由示范性MITKA假体插入物900引入的力矩等于2rF， 其导致股骨相对于胫骨插入物在顺时针方向（向下看）上的通常轴向转动。
[0138] 在柱902和MITKA假体插入物900的转动点0之间产生的偏移量导致胫骨插入物 相对于胫骨植入部件（未示出）在顺时针方向（T3 >方向）上的轴向转动增加。取决于患 者重量、膝盖平衡程度以及由凸轮施加到柱上的力量，示范性的数学模型确定柱902从内 外方向上的中心线在向内方向上偏移3毫米导致股骨部件在2到8度范围内的转动。如果 柱902在向外方向上偏移6毫米，股骨部件转动量增加到5到13度的范围，以及如果柱902 在向外方向上偏移10毫米，轴向转动量再次增加到9到25度的范围。在向内和向外方向 上的更大偏移也在本发明的范围内，诸如非限制性的向内或向外侧偏移〇. 01到20毫米。
[0139] 如上所述，在后部稳定的TKA假体中可以使用凸轮/柱机构，以便通过产生从转动 点到负重可活动TKA柱的力矩臂产生转动，或通过使得柱向外侧偏移，增加从柱到内侧髁 剪切力的力矩臂产生转动，主要通过偏移转动点并且建立股骨半径和凹形胫骨插入物半径 之间的适应性而引入力矩。
[0140] 参照图11，根据本发明的示范性MITKA后十字韧带保留（PCR)负重固定假体插入 物1100包括适于分别容纳股骨假体（未示出）的内侧髁和外侧髁的内侧容纳器1104和外 侧容纳器1106。为了使得胫骨插入物1100顺时针（向下看）转动，插入物1100包括在胫 骨插入物内侧上的内侧髁和内侧容纳器1104之间的更大适应性。在该示范性实施例1100 中，内侧容纳器1104的半径比内侧髁的半径大，允许在内侧髁和内侧容纳器之间发生前/ 后平移。尤其是如果胫骨插入物1100外侧的上表面为平坦或凸形形状情况下，内侧容纳器 1104和内侧髁之间的增加适应性导致由内侧髁施加到聚乙烯插入物的内侧容纳器上的增 加的剪切力，导致顺时针的力矩产生，所述平坦或凸形形状与适于股骨假体的外侧髁的更 平坦形状配合。
[0141] 参照图12和图13,示范性的MITKA负重可活动PCR假体插入物1200包括利用插 入物1200和股骨髁1206、1208之间的轮廓线在向外方向上相对于胫骨植入基板（未示出） 的中心1204移动的转动点1202 (以及旋转轴线）。在外侧上，外侧股骨髁1206更平坦（类 似于独木舟的形状）以及胫骨插入物的外侧容纳器1208要么在前后方向上向下倾斜（见 图12(b))要么凸出（见图12(c))。在内侧上，内侦搬骨髁具有与胫骨插入物1200内侧上 的内侧容纳器1210更大的适应性。因此，当股骨髁和胫骨插入物之间的剪切力增加时，剪 切力量将在内侧上更大并且引入胫骨插入物的顺时针转动，原因在于：（1)增加适应性；以 及（2)从转动点到内侧剪切力的力矩臂比从转动点到外侧髁力的力矩臂更大。
[0142] 对于全膝关节置换术而言，用于获得增加承重弯曲的一个主要目的是能够在向后 方向上移动外侧髁的能力。在正常膝盖中，所述可以通过两个髁的轴向转动或平移来实现。 但是由于在正常膝盖中，内侧髁在向后方向上平均移动不超过10毫米，并且该量小于5毫 米，外侧髁通过股胫轴向转动获得后部接触。在MITKA中引入力矩，这样可发生正常的轴向 转动，并且外侧髁可获得具有增加膝盖弯曲的更大后部接触。该力矩引入用后部稳定的TKA 更容易实现，其中可使用凸轮/柱力来驱动顺时针方向上的转动或相对于柱支起内侧髁的 力。在后部十字韧带保持TKA中，与引入力矩的能力更相关。MITKA后部十字韧带保持膝盖 利用内侧髁和聚乙烯插入物的内侧容纳器之间的增加适应性。此外，适于外侧髁（独木舟 形状）的增加的弯曲半径允许外侧髁接触点在向后方向上在膝盖弯曲的第一 30度内移动。 因此，用增加的膝盖弯曲获得与外侧髁后部接触的目的通过引入力矩以及通过改变股骨髁 的几何形状可在MITKA后部十字韧带保持TKA中实现。以该方式，MITKA负重可活动PCR假 体插入物1200和股骨假体之间的旋转轴线可从插入物1200的内外中心线（以及也从前后 中心线）偏移，同时MITKA负重可活动PCR假体插入物1200和假体胫骨盘（未示出）之间 的旋转轴线可从插入物1200的内外中心线（以及也从插入物1200的前后中心线）偏移。
[0143] 虽然在胫骨聚乙烯插入物和更平坦的外侧髁的内面上，在内侧髁和容纳器之间的 增加适应性，对于后部十字架保持TKA而言在此前对接触聚乙烯插入物的后部倾斜或凸形 形状的外面进行了描述，这些配置特征可用在任意TKA假体类型中。在PSTKA类型中可使 用所述配置变化以便增加轴向转动，并且可用在前部和后十字韧带保留TKA类型中以便确 保正常的轴向转动。
[0144] 在本发明的示范性假体插入物中，内侧髁相对于胫骨插入物的内侧容纳器的有效 量可起到重要作用。可在轴向转动中起到重要作用、导致在此所述轴向转动量的增加或减 少的附加因素是在外科手术时的髁平衡。可以理解，在内侧操作的韧带平衡过程中，在前述 论述中参考的数学模型结合了相等的内侧和外侧髁弯曲缝隙导致内侧髁接触力等于外侧 髁接触力。如果内侧髁接触力大于外侧髁接触力，正常轴向转动量将增加超过由所述参考 的数学模型预测的那些值。相反，如果外侧髁接触力大于内侧髁接触力，轴向转动量将在由 模型预测的那些值以下。
[0145] 参照图14,示范性的MITKA后十字韧带保留TKA假体包括内侧髁和胫骨插入物 (聚乙烯）的内侧容纳器之间的增加适应性，以便引入股骨相对于胫骨的顺时针力矩（正常 的轴向转动）（见图14(a)和（b))。此外，由于在完全伸展处的更平坦髁几何形状导致从完 全伸展到30度膝盖弯曲的接触位置快速变化，外侧髁将获得更大的后部运动。适于外侧髁 的接触位置的该后部变化可由聚乙烯插入物的增加后部斜度（见图14(c)和（d))或聚乙 烯插入物的凸形形状（见图14(e)和（f))进一步辅助。
[0146] 参照图15,目前TKA假体1400中的所有凸轮/柱机构包括平坦表面。这些平坦表 面导致假设接触区域可较大，由此通过凸轮1402施加到柱1404上更小的应力。不幸的是， 如果股骨部件（凸轮）1402相对于胫骨插入物（柱）1404在负重固定后部稳定的TKA假体 中产生转动，反向是正确的，并且股骨凸轮和胫骨柱之间的接触面积1406变得非常小。主 要影响平坦柱1404上的平坦凸轮1402之间接触面积减小的因素是边缘载荷，导致高应力， 所述高应力导致在柱处的胫骨插入物过早出现故障。
[0147] 参照图16和图17,根据本发明的示范性MITKA后部稳定的TKA假体装置1500包 括具有胫骨柱1504的胫骨插入物1502,胫骨柱1504具有圆形的后部表面1506。该柱1502 的圆形后部表面1506适于与股骨假体部件1510的圆形股骨凸轮1508相互作用。适于柱 1504的圆形后部表面1506的半径R和圆形凸轮1508类似，但是适于MITKA负重固定后部 稳定的假体装置1500的所选半径R将取决于所希望的转动量。如果MITKA后部稳定的假 体装置1500配置成包括最小的股胫轴向转动，那么适于R的值将比如果MITKA后部稳定的 假体装置1500设置成适于更大的轴向转动的适于R的值更高。
[0148] 虽然前述已经利用具有整体柱（适于与股骨假体部件的凸轮界面接触）的胫骨部 件解释说明示范性的MITKA后部稳定的假体，但是将柱结合入股骨部件中以及将凸轮结合 入胫骨插入物也落入本发明的范围内。虽然前述已经利用具有整体柱（适于与胫骨插入物 内的空腔界面接触）的胫骨部件解释说明示范性的假体，但是将柱结合入胫骨插入物内也 落入本发明的范围内，其中所述柱将相应地容纳在胫骨植入物内的空腔内。
[0149] 虽然通过在插入物和胫骨部件之间偏移柱和转动点解释说明了前述示范性MITKA 负重可活动P0R假体，但是应该理解本领域的技术人员可仅使得柱偏移或仅使得转动点偏 移以便产生在此所述的力矩。虽然插入物和胫骨部件（盘）之间的转动点将与内外中线偏 移，但是示范性实施例将包括P0R假体装置，该假体装置具有沿着内外中线对齐的柱。相 反，虽然柱将与内外中线偏移，示范性的P0R假体装置可具有沿着内外中线对齐的转动点。
[0150] 此外，将柱的接触点或转动点向前或向后偏移也落入本发明的范围内。现有技术 的负重可活动膝盖假体插入物总是具有沿着内外中线以及沿着前后中线定中心的转动点。 通过从现有技术的中心位置偏移柱的接触点或转动点，如果柱的接触点和转动点不同轴， 则引入力矩。
[0151] 本领域的那些技术人员将容易理解本发明的示范性插入物适用于包括胫骨和股 骨部件的假体膝关节。本发明的示范性实施例可含有或可代替的许多胫骨植入物和股骨植 入物不可能全部列出。
[0152] 从所述描述和发明总结，本领域的那些技术人员应该明了虽然在此描述的方法 和装置构成本发明的示范性实施例，但是包含在此的本发明并不限于该精确实施例，并且 在不脱离本发明范围的情况下可对所述实施例进行改变，其中发明范围由权利要求进行限 定。此外，应该理解本发明由权利要求限定并且在此并不意旨在此将并入为描述示范实施 例提出的以便解释任意要求部件的任意限制或部件，除非对这种限制或部件进行明确阐 述。另外可以理解的是，即使所述优点没有在此明确论述，但是由于本发明由权利要求限 定，并且由于本发明的固有和/或未预见的优点会存在，因此没有必要满足公开于此的以 便落入任意权利要求范围内的本发明明确的优点或目的。
【权利要求】
1. 一种假体胫骨插入物，包括： 负重可活动的胫骨盘插入物，所述负重可活动的胫骨盘插入物包括与外侧髁容纳器间 隔开的内侧髁容纳器，所述负重可活动的胫骨盘插入物还包括稳定柱，其中所述负重可活 动的胫骨盘插入物适于绕一基本坚直的旋转轴线转动，所述基本坚直的旋转轴线从稳定柱 向外侧偏移，所述基本坚直的旋转轴线从所述负重可活动的胫骨盘插入物的内-外中心 线向外侧偏移，所述稳定柱从所述负重可活动的胫骨盘插入物的内-外中心线向内侧偏 移。
2. 根据权利要求1所述的假体胫骨插入物，其中： 所述旋转轴线从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向前偏移。
3. 根据权利要求1所述的假体胫骨插入物，其中： 所述旋转轴线从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向后偏移。
4. 根据权利要求1所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱从所述负重可活动的胫骨盘插入物的内-外中心线向内侧偏移大约〇. 1毫 米到大约20毫米。
5. 根据权利要求1所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱相对于所述基本坚直的旋转轴线向内侧偏移大约〇. 01毫米到大约20毫 米。
6. 根据权利要求1所述的假体胫骨插入物，其中： 所述外侧髁容纳器包括凸形形状或从前向后连续倾斜形状中的至少一种形状；并且 所述内侧髁容纳器具有用于容纳股骨假体的凸出内侧髁的凹形形状。
7. 根据权利要求1所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱的后方是圆形的。
8. 根据权利要求1所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向前偏移。
9. 根据权利要求1所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向后偏移。
10. 根据权利要求1所述的假体胫骨插入物，还包括： 适于操作地连接到所述负重可活动的胫骨插入物的胫骨盘，其中所述负重可活动的胫 骨盘插入物相对于所述胫骨盘绕所述基本坚直的旋转轴线转动。
11. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，其中： 所述负重可活动的胫骨盘插入物包括适于容纳从假体胫骨盘植入物凸出的凸出物的 凹进处，所述负重可活动的胫骨盘插入物围绕其可相对假体胫骨盘植入物转动。
12. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，其中： 所述负重可活动的胫骨盘插入物包括适于由所述假体胫骨盘植入物的凹进处容纳的 凸出物，所述负重可活动的胫骨盘插入物围绕其可相对于假体胫骨盘植入物转动。
13. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，其中： 所述基本坚直的旋转轴线从所述负重可活动的胫骨盘插入物的内-外中心线向外侧 偏移。
14. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，其中： 所述旋转轴线从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向前偏移。
15. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，其中： 所述旋转轴线从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向后偏移。
16. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱从所述负重可活动的胫骨盘插入物的内-外中心线向内侧偏移大约〇. 1毫 米到大约20毫米。
17. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱相对于所述基本坚直的旋转轴线向内侧偏移大约〇. 01毫米到大约20毫 米。
18. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，其中： 所述外侧髁容纳器包括凸形形状或从前到后连续倾料形状中的至少一种形状；并且 所述内侧髁容纳器包括用于容纳股骨假体的凸出内侧踝的凹形形状。
19. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，其中：所述稳定柱的后方是圆形的。
20. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向前偏移。
21. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向后偏移。
22. 根据权利要求10所述的假体胫骨插入物，还包括： 股骨部件，所述股骨部件包括内侧髁和外侧髁。
23. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述负重可活动的胫骨盘插入物相对于所述股骨部件绕一旋转轴线转动；并且 所述旋转轴线与所述基本坚直的旋转轴线偏离。
24. 根据权利要求23所述的假体胫骨插入物，其中： 所述旋转轴线从所述负重可活动的胫骨盘插入物的内-外中心线向外侧偏移。
25. 根据权利要求23所述的假体胫骨插入物，其中： 所述外侧髁容纳器包括凸形形状或从前到后双向倾斜形状中的至少一种形状；并且 所述内侧髁容纳器包括用于容纳股骨假体的凸形内侧髁的凹形形状。
26. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述股骨部件包括置于所述稳定柱上的凸轮，其中所述凸轮移动以与所述稳定柱的移 动匹配；并且 由所述凸轮接触的所述稳定柱的后方是圆形的。
27. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述负重可活动的胫骨盘插入物包括适于容纳从假体胫骨盘植入物凸出的凸出物的 凹进处，所述负重可活动的胫骨盘插入物围绕其可相对假体胫骨盘植入物转动。
28. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述负重可活动的胫骨盘插入物包括适于由所述假体胫骨盘植入物的凹进处容纳的 凸出物，所述负重可活动的胫骨盘插入物围绕其可相对于假体胫骨盘植入物转动。
29. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述基本坚直的旋转轴线从所述负重可活动的胫骨盘插入物的内-外中心线向外侧 偏移。
30. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述旋转轴线从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向前偏移。
31. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述旋转轴线从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向后偏移。
32. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱从所述负重可活动的胫骨盘插入物的内-外中心线向内侧偏移大约〇. 1毫 术到大约20毫米。
33. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱相对于所述基本坚直的旋转轴线向内侧偏移大约：〇. 01毫米到大约20毫 米。
34. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述外侧髁容纳器包括凸形形状或从前到后连续倾斜形状中的至少一种形状；并且 所述内侧髁容纳器包括用于容纳股骨假体的凸出内侧踝的凹形形状。
35. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱的后方是圆形的。
36. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向前偏移。
37. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中： 所述稳定柱从所述负重可活动的胫骨盘插入物的前-后中心线向后偏移。
38. 根据权利要求22所述的假体胫骨插入物，其中：所述稳定柱的后方是圆形的。
【文档编号】A61F2/38GK104207863SQ201410410460
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2006年3月21日 优先权日:2006年3月21日
【发明者】理查德·D·科米斯泰克 申请人:德普伊(爱尔兰)有限公司